1
MÔN H
MÔN HỌ
ỌC:
C:
K
KỸ
ỸTHU
THUẬ
ẬT
T
H
HẠ
ẠT
TẦ
ẦNG GIAO THÔNG
NG GIAO THÔNG
KS.NCS. PHẠM ĐỨC THANH
Bộmôn KỹthuậtHạtầng và PTNT
PH
PHẦ
ẦN
N 3
3
THI
THIẾ
ẾT K
T KẾ
Ế ĐƯ
ĐƯỜ
ỜNG Ô TÔ V
NG Ô TÔ VÀ
À
C
CÁ
ÁC CÔNG TRÌNH TRÊN ĐƯ
C CÔNG TRÌNH TRÊN ĐƯỜ
ỜNG
NG
emai: phamducthanh@wru.vn
0979.88.3339
2
CẤU TRÚC PHẦN 3
4.TK mặt cắt ngang tuyến đường
2.TK tuyến trên bình đồ
1. Chuyển động của ô tô trên đường
5.Công trình nền mặt đường
6.Thoát nước trên đường ô tô
7.Tổng luận cầu
8.Tổng quan vềnút giao thông
3.TK trắc dọc tuyến đường
Giới thiệu phần mềm Nova-TDN
3
TÀI LIỆU THAM KHẢOPHẦN 3
2
4
H
HARMONY.LTD
HƯỚNG DẪN SỬDỤNG
PHẦN MỀM NOVA-TDN
5
CHƯƠNG 1. CHUYỂN ĐỘNG CỦA ÔTÔ TRÊN ĐƯỜNG
1.1. Các lực tác động lên ô tô trong quá trình chuyển động
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động.
Khi ôtô chạy trên đường, các lực tác dụng lên nó bao gồm :
Pk : lực kéo do động cơ sinh ra,
Pw : lực cản của không khí,
Pf : lực cản lăn,
Pi : lực cản lên dốc,
Pj : lực quán tính.
P
w
P
j
P
f
P
κ
α
P
i
i%
6
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
a. Lực kéo Pk
Khi xe chạy, nhiên liệu cháy trong động cơ [1] cháy;
Nhiệt năng sinh ra biến thành cơ năng tạo ra một công suất hiệu dụng N (mã lực)
đồng thời tạo ra mô men quay M tại trục của động cơ [2];
Rồi chuyền qua hộp số[3] , trục các đăng [4] tới cầu xe [5],
Tạo ra mô men quay tại bánh chủ động Mk [6] và sinh ra lực kéo Pk tại bánh xe.
1. Động cơ
2. Ly hợp
3. Hộp số
4. Trục các đăng
5. Cầu xe
6. Bánh xe
Sơ đồ hệthống truyền lực của ô tô
3
7
Lực kéo được tính theo công thức sau :
][,
.. kG
r
iiM
r
M
P
k
ko
k
k
K
η
==
io:tỷsốtruyền động cơ bản, nó phụthuộc vào loại xe, tỷsốnày không đổi
ik:tỷsốtruyền động trong hộp số, thay đổi theo sốcài của xe;
rk:bán kính của bánh xe chủ động có xét đến biến dạng của lốp. rk phụthuộc
vào áp lực hơi trong bánh xe, cấu tạo của lốp và tải trọng trên bánh xe, trạng thái mặt
đường, thường lấy 0,93 ÷ 0,96 bán kính chưa biến dạng.
η:hệsốhiệu dụng của cơ cấu truyền động.
η= 0,8 ÷ 0,85 (đối với xe tải) η= 0,85 ÷ 0,9 (đối với xe con, xe du lịch)
a. Lực kéo Pk (tiếp)
Lực kéo t/dụng lên bánh xe chủ động
M: Mô men quay của động cơ (kGm)
Mk: Mô men quay của bánh xe chủ động (kGm)
8
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
b. Lực cản lăn Pf
Khi xe chạy, tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện lực cản lăn. Lực
này tác dụng ngược chiều chuyển động và tỉlệthuận với trọng lượng tác dụng lên
bánh xe:
][,. kGGfPf=
G: tải trọng tác dụng lên bánh xe (kG)
f: hệsốcản lăn giữa bánh xe và mặt đường.
Hệsốcản lăn phụthuộc vào loại mặt đường, tình trạng mặt đường, loại lốp xe,
độ cứng của lốp. Ngoài ra nó còn phụthuộc vào vận tốc xe chạy.
Với mặt đường BTXM, BT nhựa: f = 0.01 -:- 0.02
Với mặt đường đất : f = 0.07 -:- 0.15
9
c. Lực cản không khí
][,.. 2kGvFKPw=
K:hệsốcản không khí, phụthuộc vào mật độ không khí, và chủyếu phụthuộc vào
hình dạng của xe. Các loại xe có tốc độ cao phải có nghiên cứu khí động học để
giảm lực này.
HệsốK của xe tải: 0.06-:-0.07, xe buýt: 0.04-:-0.06, xe con: 0.025-:-0.035;
F: diện tích cản không khí, là diện tích hình chiếu của ôtô lên mặt phẳng vuông góc
hướng chuyển động của xe.
v:vận tốc tương đối của xe, tức là phải kểcảtốc độ của gió. Trong điều kiện bình
thường, coi vận tốc của gió bằng không, v là tốc độ của ôtô (m/s)
4
1 0
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
d. Lực cản leo dốc
Lực cản leo dốc sinh ra khi xe phải khắc phục một cao độ.
][,sin. kGGP
i
α
±= Vì αnhỏnên:
sinα= tangα= i
=============> ][,. kGiGP
i±=
Với i là độ dốc dọc đường, i = h/l
Khi nào là
dấu “+”?
Khi nào là
dấu “-”?
1 1
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
e. Lực cản quán tính
Công thức xác định lực quán tính:
G: trọng lượng của xe
g: gia tốc trọng trường (g = 9.81 m/s2)
dv/dt : gia tốc
δ: hệsốkể đến chuyển động quay của các bộphận đó(δ=1.03 -1.07).
δ
dt
dv
g
G
Pj.±=
1 2
1.1.2. Nhân tố động lực và biểu đồ nhân tố động lực
Sức kéo sinh ra để khắc phục tất cảcác sức cản. Tựsựphân tích ởtrên ta có biểu thức:
Đặt :
Gọi D là nhân tố động lực.
Vềmặt cơ học, nhân tố động lực học có ý nghĩa là sức kéo trên một đơn vịtrọng
lượng của xe.
Nhân tố động lực từng loại xe phụthuộc vào sốvòng quay của động cơ. Qua các tỷ
sốtruyền động, tính được các trịsốcủa D phụthuộc vào vận tốc V ứng với từng
chuyển số. Quan hệnày được thểhiện bằng biểu đồ nhân tố động lực.
δ
dt
dv
g
G
iGfGPPPPPP wkjifwk ±±=−⇒±±+= ..
dtg
dv
if
G
PP wk
.
.
δ
±±=
−
⇒
G
PP
Dwk −
=dtg
dv
ifD .
.
δ
±±=⇒
5
1 3
1.1.3. ý nghĩa của biểu đồ nhân tố động lực (1/2)
a. Xác định tốc độ xe chạy đều khi biết tình trạng của mặt đường.
Khi xe chạy với tốc độ đều, gia tốc 0
dt
dv =
ta có: D = f ±i.
ỞtrịsốD thích hợp trên trục tung, ta kẻmột đường thẳng song song với trục hoành
cắt đường nhân tố động lực ởchuyển sốthích hợp, ta sẽ được tốc độ xe chạy đều
(cân bằng) V.
Chú ý đường song song với trục hoành có thểcắt biểu đồ nhân tố động lực học tại 2
điểm, chỉcó điểm bên phải có giá trịổn định là sửdụng được. Trên thực tếnên cố
gắng áp dụng các độ dốc thoải để có tốc độ cân bằng cao và xe ít phải chuyển số,
tốn thời gian, máy móc chóng hư hỏng và thao tác của lái xe vất vả.
Biểu đồ nhân tố động lực của một sốloại xe ô tô con
1 4
1.1.3. ý nghĩa của biểu đồ nhân tố động lực (2/2)
b. Xác định các điều kiện cần thiết của đường để đảm bảo một tốc độ xe chạy cân
bằng yêu cầu.
Từtốc độ xe chạy
cân bằng (vịtrí
thích hợp trên
hoành độ) dựng
đường thẳng góc
cắt đường nhân tố
động lực ởchuyển
sốthích hợp. Trên
loại mặt đường đã
biết, hệsốlực cản
lăn f, tính được độ
dốc dọc tối đa có
thểkhắc phục
được: i = D – f
(xét chuyển động
đều)
1 5
1.2 Lực bám của bánh xe với mặt đường và chiều dài hãm xe
1.2.1. Lực bám của bánh xe với mặt đường (1/4)
Lực tác dụng lên bánh chủ động Lực tác dụng lên bánh xe bị động
Hình 2.5. Các lực tác dụng lên bánh xe.
- Các lực tác dụng lên bánh xe chủ động:
+ Mô men qua Mksinh ra lực kéo Pk
+ Lực bám T theo phương ngang.
+ Trọng lượng G theo phương đứng
+ Phản lực R theo phương thẳng đứng
nhưng lệch tâm một đoạn là a (do quá trình
chuyển động bánh xe bịbiến dạng và xô về
p
hía trước
)
.
- Các lực tác dụng lên bánh xe bị động:
+ Lực đẩy Pdo khung xe truyền xuống
+ Lực bám Ttạo với Pmột ngẫu lực và
gây quay
+ Trọng lực G
+ Phản lực R như bánh chủ động.